193 nm dalga boyuna sahip derin ultraviyole (DUV) – mikroişlemcilerin üretiminde altın bir standart. Bu ışık, modern elektronik cihazların temelini oluşturarak birkaç nanometre büyüklüğünde silikon plakalar elemanlarını “kesmenize” izin verir. Bununla birlikte, bu tür radyasyonun geleneksel kaynakları – hacimli gaz lazerleri – tesislerin minyatürleştirmesini ve enerji verimliliğini sınırlar.
Çin Bilimler Akademisi’nden araştırmacılar bir atılım yaptılar: sadece 193 nm radyasyon değil, aynı zamanda nanolitografi ve kuantum teknolojilerinde bir devrim yaratabilecek bir girdap demeti üreten ilk kompakt katı hal lazeri yarattılar.
Yeni sistem saniyede 6 bin atım frekansında çalışır. Kalbi, laboratuarda yetiştirilen YB kristalinden daha gelişmiş bir unsurdur. İlk kızılötesi lazer (1030 nm) iki pakete ayrılır. Birincisi, 1.2 watt kapasiteli 258 nm’lik bir ultraviyole ışına dönüştüren bir kristal sisteminden geçer. İkincisi, 1553 nm (700 mW) radyasyon üreten bir optik dönüştürücüden geçer. Her iki demet de LBO kristallerinin (lityum kabilesi) kaskadında azalır, burada doğrusal olmayan etkiler nedeniyle 193 NM’nin hedef radyasyonu doğar. Sonuç, 880 MHz’den az spektral çizgi genişliğine sahip 70 MW güçtür, bu da mikro devrelerin net bir zehirlenmesini eleştirir.
Ana inovasyon, ışının bir “ışık tirbuşonuna” dönüştürülmesidir. Bilim adamları sisteme, karıştırmadan önce 1553 nm ışın büken bir spiral faz plakası eklediler. Bu, 193 nm için bir sıra ışını oluşturdu, bu da yörünge açısal bir moment taşıyor – mikro nesneleri kontrol etmenizi ve kuantum bilgilerini iletmenizi sağlayan bir özellik. D-UV-bandının katı hal sistemlerinde benzer bir sonuca ilk kez ulaşılır.
193-nm radyasyondaki enerji dönüşümünün etkinliği, önceki analoglarınkinden%17.5 -3.5 kat daha yüksekti. LBO kristallerinin tam olarak ayarlanması ve termal rejimin optimize edilmesi sayesinde bu mümkün oldu. Karşılaştırma için: Dalganın bu uzunluğundaki ticari yarı iletken lazerler henüz 20 MW eşiğinin üstesinden gelmemiştir.
Teknoloji üç temel fırsat açıyor. İlk olarak, hibrid ARF ekimerik lazerlerin litografide değiştirilmesi: yeni bir kaynağın dar bir spektrumu, yongaların kütle üretiminde kusurları azaltacaktır. İkincisi, yongaların yüksek hassasiyeti tanısı-A girdap ışını, 5 nm’ye kadar boyuttaki kusurları tespit edebilir. Üçüncüsü, kuantum iletişim: “bükülmüş” ışık, bir fotonda daha fazla bilgi kodlamanızı sağlar.
Bilim adamları, sistemin 200-300 MW’a kadar ölçeklendirilmesi üzerinde çalışıyorlar ve bu da onu endüstriyel standartlara yaklaştıracak. Paralel olarak, nanopartiküllerin biyomıpta manipülasyonu için girdap demetlerinin kullanılması test edilir. Geliştirme sadece litografik ekipman maliyetini azaltmakla kalmayacak, aynı zamanda DUV teknolojilerini laboratuvarlar ve girişimler için kullanılabilir hale getirerek fotonik ve kuantum hesaplamalarındaki atılımları hızlandıracaktır.
